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Bewegung des Ions im ,,Target``

 

Tritt das zuvor beschleunigte und ionisierte Teilchen in die Siliziumscheibe ein, so wird es auf Grund von elastischen und inelastischen Stößen mit dem Kern bzw. der Elektronenhülle der ,,Target``-Atome kontinuierlich abgebremst. Fällt die kinetische Energie des Ions unter einen bestimmten Schwellwert (z.B. 10eV), ist der Endpunkt der Trajektorie aus der Sicht der Simulation erreicht (siehe Abbildung 2.8).

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Abbildung 2.8: Berechnet man die Trajektorie, muessen zwei Wechselwirkungsmechanismen beruecksichtigt werden. Zum einen wird die Streuung der Ionen an den Target-Atomen durch eine Zweikoerperwechselwirkung berechnet (elastischer oder nuklearer Energieuebertrag) und zum anderen uebt das `Elektronenmeer' der Siliziumatome eine staendige Anziehungskraft auf das Teilchen aus (inelastischer oder elektronischer Energieuebertrag).

Beim elastischen Stoß gilt der Satz der Erhaltung von Energie und Impuls. Diese Wechselwirkung kann bei nicht allzu kleinen Energien in guter Näherung als binäre Kollision angenommen werden. Aus dieser Berechnung erhält man den Energieübertrag vom Ion auf das Siliziumatom und den Streuwinkelgif (,,Nuclear stopping``).

Entlang der freien Weglängegif durchfliegt das Teilchen das Elektronengas der Siliziumatome wodurch die Elektronen angeregt und z.B. in neue Orbitale transferiert werden. Anschließend geben sie diese Energie in Form von thermischen Gitterschwingungen (Phononen) wieder ab. Da die Elektronenmasse in diesem Fall vernachlässigbar klein ist, wird das Ion nicht von seiner Flugbahn abgelenkt (Streuwinkel ist null) und man spricht von elektronischer Abbremsung (,,Electronic stopping``). Von entscheidender Bedeutung in diesem Zusammenhang ist die angenommene Struktur des Siliziums, denn die amorphe und kristalline Anordnung der Atome zeigen völlig unterschiedliche Aufenthaltswahrscheinlichkeiten für das Elektronengas .



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